目的 职业暴露是血站采血工作中的重大风险因素，直接影响采血人员和献血者的安全。本研究通过实施多层次改进防护措施，探讨这些干预对采血人员职业暴露风险的影响。方法 研究采用随机对照试验设计，选取2021年1月至2023年1月期间参与血站采血工作的60名采血人员，随机分为优化组和对照组，各30人。优化组接受动态工作流优化、双重防护模式、即时反馈培训及个性化手卫生优化等措施，对照组维持传统防护流程。结果 优化组针刺伤次数（1.05±0.30次/100采血操作）、血液溅洒事件比例（26.67%，8/30）显著低于对照组（2.30±0.45次/100采血操作，50.00%，15/30）；暴露后处理及时率（93.33%，28/30）显著高于对照组（66.67%，20/30）。职业病风险评估结果显示，优化组仅1例，对照组为4例。心理与行为交互效应方面，优化组认知负荷评分（4.56±0.27）显著低于对照组（5.72±0.34），防护行为规范性（88.52±5.23%）及执行率（90.25±4.65%）显著高于对照组（68.25±6.78%，72.15±5.45%），心理健康评分（8.72±0.41）较对照组（6.45±0.56）显著提升。p＜0.05。结论 改进防护措施在降低职业暴露风险、提升采血设备操作规范性及改善职业健康状况方面表现出显著优势，有效提升了职业安全保障水平。